基于单事件的宇宙学距离处原初黑洞并合识别

原初黑洞(PBHs)可能在大爆炸后不久由物质过密度的坍缩形成，其存在性仍在争论中。PBHs的潜在特征之一是在红移$z\gtrsim 30$处由双黑洞(BBH)并合发射的引力波(GWs)，而在该处天体物理黑洞的形成不太可能。未来的地基GW探测器Cosmic Explorer与Einstein Telescope将能够在此类距离上观测总质量为$\mathcal{O}(10-100)~M_{\odot}$的等质量BBH并合。在这项工作中，我们研究单个BBH源的红移测量是否足够精确以确立其原初起源。我们模拟了不同质量、质量比和轨道取向的BBHs。我们表明，对于在$z \geq 40$处并合、总质量介于$20~M_{\odot}$与$40~M_{\odot}$之间的BBHs，在一个Einstein Telescope、一个位于美国的40公里Cosmic Explorer和一个位于澳大利亚的20公里Cosmic Explorer组成的网络中，可以以高达97%的可信度推断$z>30$。由一台Einstein Telescope和一台位于美国的40公里Cosmic Explorer组成的较小网络，对约一半的源以大于90%的可信度测得$z>30$，多于较大网络。我们随后评估了该结果对所采用的贝叶斯红移先验的依赖性，特别是关于源自第一代恒星的BBH并合与原初BBH并合的相对丰度。